DE2240468A1 - Gegen thermische ermuedung bestaendiges halbleiterbauteil - Google Patents
Gegen thermische ermuedung bestaendiges halbleiterbauteilInfo
- Publication number
- DE2240468A1 DE2240468A1 DE2240468A DE2240468A DE2240468A1 DE 2240468 A1 DE2240468 A1 DE 2240468A1 DE 2240468 A DE2240468 A DE 2240468A DE 2240468 A DE2240468 A DE 2240468A DE 2240468 A1 DE2240468 A1 DE 2240468A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- component according
- base body
- housing
- substrate
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/045—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads having an insulating passage through the base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29116—Lead [Pb] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/4823—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a pin of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01014—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01027—Cobalt [Co]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01039—Yttrium [Y]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0105—Tin [Sn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01057—Lanthanum [La]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/014—Solder alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
- H01L2924/1025—Semiconducting materials
- H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
- H01L2924/10253—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/157—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
- H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Description
Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen
Patentanwälte · aooo Düsseldorf 3D · Cecilienallee 76 · Telefon 4327 3Ξ
16„ August 1972 Unsere Akte: 27 481 Be/Fu.
RCA Corporation, 30 Rockefeiler'Plaza,
New York. N0Y0 10020 (V.St.A0)
"Gegen thermische Ermüdung beständiges Halbleiterbauteil"
Die Erfindung betrifft Leistungs-Halbleiterbauteile.
Bei Leistungs-Halbleiterbauteilen tritt ein ernstes, üblicherweise
als "thermische Ermüdung" bezeichnetes Problem auf. Dieses Problem führt oft zum Versagen der Bauteile
nach einer begrenzten Anzahl von Arbeitszyklen.
Die wesentlichste, zur thermischen Ermüdung beitragende Einflußgröße ist der Unterschied der thermischen Ausdehnung
zwischen dem Halbleitergrundkörper und Teilen des Bauteils, auf denen der Grundkörper gehaltert ist. Da
das Bauteil aus Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufgebaut ist, wirken
Spannungen auf den Halbleitergrundkörper, die Lötverbindung und das Substrat, auf dem der Grundkörper befestigt
ist, ein. Wenn die Spannung hoch genug und eire hinreichend große Zahl von Arbeitszyklen durchlaufen ist, ist
'das Auftreten von Fehlern unvermeidbar. Diese Fehler
treten üblicherweise als Trennung des Halbleitergrundkörpers
vom Substrat oder als Unterbrechung einer der Kontaktanschlüsse au£. Die Spannung ist proportional
zur Abmessung des Grundkörpers, zum während des Zyklus auftretenden Temperaturbereich und zu den Unterschieden
der thermischen Ausdehnungskoeffizienten« Einflüsse, die
309 8 09/0834
-z-
zur Konzentration der Spannungen beitragen, beispielsweise Spalte . in der Lötverbindung, erhöhen die Ausfallwahrscheinlichkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauteil zu schaffen, das wesentlich geringere thermische
Ermüdung als die bekannten Halbleiterbauteile zeigt.
Ausgehend von einem Halbleiterbauteil mit einem Gehäuse, einem thermisch-leitenden Substrat und einem innerhalb
des Gehäuses auf dem Substrat befestigten Halbleitergrundkörper wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Befestigung des Halbleitergrundkörpers auf dem Substrat als Lötverbindung mit einem Lot hohen Bleigehalts
ausgebildet ist, und daß im Gehäuse eine im wesentlichen nicht oxydierende Atmosphäre vorgesehen ist.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung,
die einen Querschnitt durch einen LeJsfcungstransistor
zeigt, näher erläutert»
Der mit 10 bezeichnete Transistor weist ein wärmeleitendes
Substrat 12, beispielsweise aus Stahl od.dgl., mit einer Hauptfläche 14 auf. Das Substrat 12 kann auch mit
einem hochwärmeleitenden Sockel 16, beispielsweise aus Kupfer, versehen sein, der auf der Fläche 14 befestigt
ist.
Auf der Oberseite 18 des Sockels 16 ist ein Transistor-Grundkörper
20 mittels einer Lötverbindung 22 hohen Bleigehalts befestigt. Als "Lot mit hohem Bleigehalt" wird
ein Lot bezeichnet, dessen Bleigehalt 90-Gew.% oder mehr
beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß bestimmte der
üblicherweise in Loten hohen Bleigehalts verwendeten Materialien die Eigenschaft haben, die Dehnbarkeit und
309ÖÖ9/0834
die Möglichkeit der Wärmebehandlung dieser Lote zu verringern,
während andere Materialien wenig oder keinen Einfluß haben. Merkliche Mengen von Edelmetallen haben
solch einen Einfluß, während Zinn nur geringfügige Auswirkungen zeigt. Ein für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung besonders geeignetes Lot besteht im wesentlichen aus 9O-Gew..% Blei, Rest Zinn. Dieses Lot wird
auch für Anschlußpunkte 26 verwendet, die auf der Oberseite 24 des Grundkörpers 20 aufgebracht sind. Die Anschlußpunkte
26 bilden Ohm'sche Kontakte an Halbleiterbereichen innerhalb des Grundkörpers, beispielsweise an
Emitter- und Basisbereichen.
Das Bauteil 10 weist auch Verbindungsanschlüsse zwischen den Kontaktpunkten 26 und außerhalb des Gehäuses gelegenen Punkten auf. Die Verbindungsanschlüsse umfassen metallische
Stifte 28, die sich durch isolierende Scheiben 30 im Substrat 12 erstrecken und über Metallklemmen 27
mit den Kontaktpunkten 26 elektrisch verbunden sind.
Der Grundkörper 20 und die Verbindungsanschlüsse sind von einem Gehäuse umgeben. Das Gehäuse ist vorzugsweise als
metallische Glocke 32 ausgebildet, die auf die Oberfläche 14 des Substrats 12 aufgeschweißt ist.
Die innerhalb der das Gehäuse bildenden Glocke 32 befindliche
Atmosphäre 34 ist erfindungsgemäß nicht oxydierend und besteht beispielsweise aus Stickstoff. Darüber hinaus
ist es besonders erwünscht, daß diese Atmosphäre einen Säuerstoffgehalt von weniger als 100 ppm und einen Wassergehalt
von weniger als 50 ppm besitzt.
Das.Bauteil 10 wird in folgender.Weise hergestellt. Das
Ausgangsmaterial ist ein Stahlsubstrat 12, welches von Anschlußstiften 28 durchsetzt ist, die auf bekannte Weise
mechanisch abgedichtet und elektrisch isoliert sind. Ein Kupfersockel 16 wird dann durch Hartlöten auf dem Substrat
.12 befestigt.
3 0 9 8 0 &£
Ein in bekannter Weise hergestellter Transistorgrundkörper
20 mit einer dünnen Leitschicht auf seiner Rückseite
und Kontaktpunkten 26 auf seiner Oberseite wird dann mit der Lotschicht auf den Kupfersockel 16 aufge-
setzt. Danach werden die Metallklemmen 27 derart auf
die Stifte 28 aufgelegt, daß sie in Kontakt Bit den Kontaktpunkten 26 stehen. Die Klemmen besitzen gewisse
Federspannungι die zum Festhalten des Grundkörpers 20
in seiner Stellung während der im folgenden beschriebenen Ofenbehandlung dient. Auf den Stiften 28 werden dann
in Kontakt mit den Klemmen 2? stehende Lotplättchen aufgesetzt.
Die Baugruppe wird danach durch einen Lötofen geführt, dessen Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur
des Lots jedoch unterhalb der des Siliziumgrundkörpers und der anderen Materialien liegt, line Temperatur zwischen
350 und 420°C ist beispielsweise geeignet. Anschließend
wird die Baugruppe abgekühlt, wodurch der Grundkörper 20 mit dem Sockel 16 und die Kleaeen Zf mit
den Kontaktpunkten 26 und den Stiften 28 verbunden werden»
Bei dieser Arbeitsstufe ist es üblich, sämtliche PN-übergänge,
die bis zur Grundkörperoberseite 24 verlaufen, mit einer Silizium passivierenden Schicht, beispielsweise
einem Silizium-Grenzschicht-Überzug abzudecken.
Das Bauteil 10 wird dann in eine Vorrichtung eingesetzt, in welcher die Atmosphäre einstellbar ist. Die metallische
Glocke 32 wird in einer trockenen Stickstoffatmosphäre,
beispielsweise in der oben beschriebenen Atmosphäre, über den Grundkörper gestülpt und anschließend auf dem
Substrat 12 festgeschweißt. Die Grenzfläche zwischen
Glocke und Substrat wird dann auf Dichtigkeit geprüft, um sicherzustellen, daß ein hermetischer Abschluß erzielt
ist.
309809/0834
Es wurden identische Leistungs-Transistoren mit Lötverbindungen auf der Basis Blei-Zinn und Kontaktpunkten
hergestellt, die zum Teil in trockener Luft und zum Teil gemäß der vorliegenden Erfindung in Stickstoff abgedichtet
wurden. Die unter Luft verschlossenen Bauteile versagten infolge thermischer Ermüdung im Mittel nach 5.000
Arbeitszyklen, während die unter Stickstoff verschlossenen Bauteile im Mittel 50.000 Arbeitszyklen überstanden,
ohne eine nennenswerte Anzahl von Ausfällen infolge thermischer Ermüdung zu zeigen.
Die mit dem erfindungsgemäß unter Stickstoff-Atmosphäre
vorgenommenen Verschließen der Bauteile verbundenen Vorteile werden auf das Verhindern der Oxydation der Blei-Lot-
Schicht und der Bleianschlußpunkte zurückgeführt. Es wird angenommen, daß das Verhindern der Bleioxidbildung
dazu führt, daß die Lötverbindung nach jedem thermischen Zyklus ihren ursprünglichen Zustand wieder erreichen
kann.
Bei den bekannten Bauteilen mit Bleiloten wurde durchweg
Luft oder Stickstoff unkontrollierter Zusammensetzung als Abdichtmedium verwendet. Die thermischen Ermüdungseigenschaften anderer bekannter Bauteile, bei denen sogenannte "harte" Lote, z.B. Halbleiter-Edelmetall-Eutektika
und Hochtemperatur-Hartlote verwendet wurden, werden anscheinend von der Abdichtatmosphäre nicht beeinflußt.
309809/083
Claims (8)
- RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza,New York. Ν.Ύ. 10020 (V.St.A.)Patentansprüche:( 1.lHalbleiterbauteil mit einem Gehäuse, einem thermisch lei- tenden Substrat und einem innerhalb des Gehäuses auf dem Substrat befestigten Halbleitergrundkörper, gekennzeichnet durch eine Lötverbindung (22) hohen Bleigehalts zwischen Halbleitergrundkörper (20) und dem gegebenenfalls mit einem Sockel (16) versehenen Substrat und durch eine nicht oxydierende Atmosphäre innerhalb des Gehäuses (32).
- 2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die nicht oxydierende Atmosphäre weniger als 100 ppm Sauerstoff enthält.
- 3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht oxydierende Atmosphäre weniger als 50 ppm Wasser enthält,
- 4. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet , daß die nicht oxydierende Atmosphäre im wesentlichen aus Stickstoff besteht.
- 5. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Lot hohen Bleigehalts mindestens 90-Gew.% Blei, Rest Zinn enthält.
- 6. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der309809/083 L2240461im Bereicli der Lötverbindung (22) vorgesehene Sockel (16) hohe thermische Leitfähigkeit "besitzt.
- 7. Bauteil nach Anspruch 6^ dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Sockel (16) aus Kupfer besteht«,
- 8. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ^ daß auf einer Oberfläche des Halbleitergrundkörpers (20) wenigstens ein aus dem Lot hohen Bleigehalts gebildeter Anschlußpunkt (26) vorgesehen ist, und daß Verbindungsanschlüsse (27, 28) den Kontaktpunkt bzw* die Kontaktpunkte mit außerhalb des Gehäuses (32) liegenden Anschlüssen verbinden·9» Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t 9 daß das Halbleiterbauteil aus einem Transistor besteht·09-809708Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17519671A | 1971-08-26 | 1971-08-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2240468A1 true DE2240468A1 (de) | 1973-03-01 |
Family
ID=22639336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2240468A Pending DE2240468A1 (de) | 1971-08-26 | 1972-08-17 | Gegen thermische ermuedung bestaendiges halbleiterbauteil |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3735208A (de) |
JP (1) | JPS4831056A (de) |
AU (1) | AU463308B2 (de) |
BE (1) | BE787811A (de) |
CA (1) | CA967291A (de) |
DE (1) | DE2240468A1 (de) |
FR (1) | FR2150488B1 (de) |
GB (1) | GB1341648A (de) |
IT (1) | IT963530B (de) |
MY (1) | MY7400320A (de) |
NL (1) | NL7211633A (de) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5187736A (de) * | 1975-01-31 | 1976-07-31 | Hitachi Ltd | |
GB2132413A (en) * | 1982-12-24 | 1984-07-04 | Plessey Co Plc | Microwave device package |
US4486511A (en) * | 1983-06-27 | 1984-12-04 | National Semiconductor Corporation | Solder composition for thin coatings |
CH662007A5 (en) * | 1983-12-21 | 1987-08-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Method of soldering semiconductor components |
JPS60234346A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6583673B2 (en) * | 2001-02-26 | 2003-06-24 | Infineon Technologies Ag | Stability enhanced multistage power amplifier |
JP6239840B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-11-29 | ローム株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US10319654B1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-11 | Cubic Corporation | Integrated chip scale packages |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1048358B (de) * | 1955-08-12 | 1959-01-08 | ||
US2986678A (en) * | 1957-06-20 | 1961-05-30 | Motorola Inc | Semiconductor device |
NL244815A (de) * | 1959-02-09 | |||
GB1064290A (en) * | 1963-01-14 | 1967-04-05 | Motorola Inc | Method of making semiconductor devices |
GB1030540A (en) * | 1964-01-02 | 1966-05-25 | Gen Electric | Improvements in and relating to semi-conductor diodes |
US3331997A (en) * | 1964-12-31 | 1967-07-18 | Wagner Electric Corp | Silicon diode with solder composition attaching ohmic contacts |
-
1971
- 1971-08-26 US US00175196A patent/US3735208A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-07-28 IT IT27631/72A patent/IT963530B/it active
- 1972-07-31 CA CA148,368A patent/CA967291A/en not_active Expired
- 1972-08-15 GB GB3806672A patent/GB1341648A/en not_active Expired
- 1972-08-17 DE DE2240468A patent/DE2240468A1/de active Pending
- 1972-08-18 AU AU45732/72A patent/AU463308B2/en not_active Expired
- 1972-08-21 BE BE787811A patent/BE787811A/xx unknown
- 1972-08-23 JP JP47084396A patent/JPS4831056A/ja active Pending
- 1972-08-24 FR FR7230167A patent/FR2150488B1/fr not_active Expired
- 1972-08-25 NL NL7211633A patent/NL7211633A/xx not_active Application Discontinuation
-
1974
- 1974-12-30 MY MY320/74A patent/MY7400320A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU4573272A (en) | 1974-03-07 |
FR2150488B1 (de) | 1976-01-23 |
GB1341648A (en) | 1973-12-25 |
US3735208A (en) | 1973-05-22 |
MY7400320A (en) | 1974-12-31 |
AU463308B2 (en) | 1975-07-24 |
FR2150488A1 (de) | 1973-04-06 |
NL7211633A (de) | 1973-02-28 |
JPS4831056A (de) | 1973-04-24 |
CA967291A (en) | 1975-05-06 |
IT963530B (it) | 1974-01-21 |
BE787811A (fr) | 1972-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013202785A1 (de) | Thermoelektrisches Modul | |
DE102012222791A1 (de) | Verfahren zur Kontaktierung eines Halbleiters und Halbleiterbauelement mit erhöhter Stabilität gegenüber thermomechanischen Einflüssen | |
DE3009295A1 (de) | Halbleiterbaustein | |
AT512525A4 (de) | Leiterplatte, insbesondere für ein Leistungselektronikmodul, umfassend ein elektrisch leitfähiges Substrat | |
DE2636580A1 (de) | Oberflaechengeschuetzter, verkapselter halbleiter und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2248303C2 (de) | Halbleiterbauelement | |
DE2240468A1 (de) | Gegen thermische ermuedung bestaendiges halbleiterbauteil | |
DE2004776C2 (de) | Halbleiterbauelement | |
DE1614668B2 (de) | Halbleiter-Anordnung mit Großflächigen, gut lötbaren Kontaktelektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3805489A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE19942885A1 (de) | Halbleiter-Bauelement | |
DE2948915A1 (de) | Lotlegierungen zum direkten aufloeten von oxidhaltigen silberkontakten auf kontakttraeger | |
DE19603654C1 (de) | Verfahren zum Löten eines Halbleiterkörpers auf eine Trägerplatte und Halbleiterkörper zur Durchführung des Verfahrens | |
EP4047648A1 (de) | Leistungsmodul mit einem mittels sintern und löten mit einem substrat verbundenen leistungs-bauelement und entsprechendes herstellungsverfahren | |
DE2500206A1 (de) | Metallisierungssystem fuer halbleiter | |
DE1614653C3 (de) | Halbleiteranordnung hoher Strombelastbarkeit | |
DE3830694C2 (de) | ||
DE1904118B2 (de) | Elektrodenanschluss fuer ein integriertes halbleiterbauelement | |
DE102020121157B4 (de) | Anordnung und Verfahren zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung eines Glühdrahtes einer thermischen Strahlungsquelle aus Refraktärmetall in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik | |
DE1298387C2 (de) | Halbleiter-Anordnung | |
DE1266510B (de) | Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkoerper mit mindestens einem Kontakt und Verfahren zum Herstellen | |
DE1924522B2 (de) | Lot zum kontaktieren eines thermoelementschenkels | |
DE1167162B (de) | Lot zum Verloeten von Teilen, von denen eines Gold enthaelt, und Verfahren zum Loeten mit diesem Lot | |
DE3736671C1 (en) | Method for producing semiconductor components | |
DE614021C (de) | Einrichtung zur Vermeidung unzulaessiger Erwaermung des Widerstandsmaterials hochbelasteter Hochohmwiderstaende |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHW | Rejection |